公路隧道LED照明节能控制研究

【摘要】：随着我国公路通车里程的飞速增长,公路隧道数量也急剧增加。隧道照明费用已经成为高速公路运营方的一笔巨大的负担。现有的公路隧道照明系统已经不能适应现阶段的节能减排需求。因此,在现有新技术的基础上,进一步对照明节能技术进行研究,不仅可以降低公路隧道照明系统的能耗,而且可以提高隧道照明质量,为驾驶者提供更加舒适的照明环境。 根据隧道照明的特点和影响隧道照明质量的主要因素,针对现有公路隧道照明节能方式的不足,本文从照明灯具和控制方式方面进行了分析,提出了采用新型节能灯具(LED)配合先进的照明控制算法的节能策略。采用先进的电子技术和控制技术,设计了基于PWM技术的LED亮度控制器,主要包括EMI滤波,电源以及基于MCU的亮度调节模块。使用CAN-BUS对照明系统进行组网。依据洞外亮度,车流量以及平均车速三个环境参数,采用多传感器数据融合技术,设计了先进的照明控制算法,从而实现了公路隧道照明的远程自动控制。 结合西安至商洛高速公路黄沙岭隧道的实例,从投资费用和运营费用两方面对隧道照明节能控制系统的节能效益和照明效能进行了评估。评估表明公路隧道LED照明节能控制系统,不仅具有很好的经济效益,也可以为驾驶者提供更加舒适的照明环境。为隧道照明节能系统的设计提供了借鉴。 【关键词】：公路隧道 LED 节能 PWM 信息融合
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外发展现状以及趋势10-13
• 1.2.1 国外发展现状10-11
• 1.2.2 国内发展现状11-13
• 1.3 课题的研究目的以及主要内容13
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究主要内容13
• 1.4 本章总结13-14
• 第二章 公路隧道照明节能系统总体设计14-19
• 2.1 隧道照明节能控制的设计思路14-17
• 2.1.1 隧道照明的视觉特点14
• 2.1.2 影响隧道照明质量的主要因素14-16
• 2.1.4 隧道照明节能方法16-17
• 2.2 公路隧道LED节能控制系统框架17-18
• 2.3 课题的主要难点18
• 2.4 本章总结18-19
• 第三章 基于PWM技术的LED亮度控制器19-33
• 3.1 LED亮度控制器的调光方式选择20-23
• 3.2 亮度控制器的总体设计23-24
• 3.2.1 亮度控制器的结构23-24
• 3.2.2 亮度控制器的主要特点24
• 3.3 EMI滤波电路24-26
• 3.4 电源模块26-30
• 3.4.1 电源模块总体框架26
• 3.4.2 功率因数校正电路设计26-30
• 3.5 亮度调节电路30-32
• 3.6 本章总结32-33
• 第四章 基于CAN-BUS的照明控制网络33-40
• 4.1 典型现场总线34-36
• 4.2 公路隧道LED节能控制系统现场总线选型36-38
• 4.2.1 隧道照明控制网络的特点36
• 4.2.2 RS-485与CAN的比较36-37
• 4.2.3 工业以太网的问题37-38
• 4.3 基于CAN-BUS的照明控制网络结构38
• 4.4 用户层通信协议38-39
• 4.5 本章总结39-40
• 第五章 基于信息融合技术的亮度调节算法设计与仿真40-53
• 5.1 隧道照明系统的信息融合方法40-46
• 5.1.1 一级信息融合算法41
• 5.1.2 一级信息融合中传感器测量方差估计算法41-44
• 5.1.3 二级信息融合算法44-46
• 5.2 仿真分析46-48
• 5.2.1 一级融合仿真分析46-47
• 5.2.2 二级融合仿真分析47-48
• 5.3 节能控制系统软件设计48-52
• 5.3.1 系统软件界面设计49-50
• 5.3.2 自动控制算法的实现50-52
• 5.4 本章总结52-53
• 第六章 公路隧道LED节能控制系统节能效果分析53-59
• 6.1 依托工程简介53-55
• 6.2 节能效果分析55-58
• 6.3 本章总结58-59
• 结论与展望59-61
• 结论59
• 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

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